DE3201370A1 - OPTICAL FLUORPHOSPHATE GLASS - Google Patents
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Abstract
1 Optisches Fluorphosphatglas mit der nachstehend (in Gew.-%) angegebenen Zusammensetzung: a) als Umwandlung des Metaphosphat-Ausgangsmaterials: Al(PO[tief]3)[tief]3 13,0 - 39,0 Mg(PO[tief]3)[tief]2 0 - 24,0 Ca(PO[tief]3)[tief]2 1,0 - 20,0 Ba(PO[tief]3)[tief]2 5,0 - 19,0 (wobei die Gesamtmenge der Metaphosphat-Ausgangsmaterialien 31 bis 49 Gew.-% beträgt); b) als Umwandlung des Fluorid-Ausgangsmaterials: MgF[tief]2 2,0 - 13,0 SrF[tief]2 0 - 20,0 BaF[tief]2 1,0 - 33,0 AlF[tief]3 0 - 8,0 YF[tief]3 0 - 8,0 (wobei die Gesamtmenge der Fluorid-Ausgangsmaterialien 19 bis 47 Gew.-% beträgt); und c) als Umwandlung des Oxid-Ausgangsmaterials: BaO 10,0 - 36,0 Y[tief]2O[tief]3 und/oder Yb[tief]2O[tief]3 1,5 - 12,0 ZnO 0 - 6,0 PbO 0 - 29,0 Nb[tief]2O[tief]5 0 - 22,0 (wobei die Gesamtmenge der Oxid-Ausgangsmaterialien 20 bis 42 Gew.-% beträgt).1 Optical fluorophosphate glass with the following composition (in% by weight): a) as conversion of the metaphosphate starting material: Al (PO [deep] 3) [deep] 3 13.0 - 39.0 Mg (PO [deep] 3) [deep] 2 0 - 24.0 Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 1.0 - 20.0 Ba (PO [deep] 3) [deep] 2 5.0 - 19.0 ( the total amount of metaphosphate starting materials being from 31 to 49% by weight); b) as conversion of the fluoride starting material: MgF [deep] 2 2.0 - 13.0 SrF [deep] 2 0 - 20.0 BaF [deep] 2 1.0 - 33.0 AlF [deep] 3 0 - 8.0 YF [deep] 3 0 - 8.0 (the total amount of fluoride starting materials being 19 to 47% by weight); and c) as conversion of the oxide starting material: BaO 10.0-36.0 Y [deep] 2O [deep] 3 and / or Yb [deep] 2O [deep] 3 1.5-12.0 ZnO 0-6 , 0 PbO 0-29.0 Nb [deep] 2O [deep] 5 0-22.0 (the total amount of the oxide raw materials being 20 to 42% by weight).
Description
Die Erfindung betrifft ein neues optisches Fluorphosphatglas mit einer hohen anormalen partiellen Dispersion und einem verhältnismäßig hohen Brechungsindex, dessen optische Konstanten so sind, daß der Brechungsindex, dessen optische Konstanten so sind, daß der Brechungsindex (
<NichtLesbar>
d) 1,58 bis 1,70 und die Abbé-Zahl (
<NichtLesbar>
d) 39 bis 70 betragen.The invention relates to a new optical fluorophosphate glass with a high abnormal partial dispersion and a relatively high refractive index, the optical constants of which are such that the refractive index, the optical constants of which are such that the refractive index (
<notreadable>
d) 1.58 to 1.70 and the Abbé number (
<notreadable>
d) 39 to 70.
Ein optisches Glas mit einer anormalen partiellen Dispersion ist sehr wichtig für optische Systeme und außerordentlich wertvoll, da es die Modifizierung des Sekundärspektrums bei der Herstellung von Linsen ermöglicht. Es gibt bereits zahlreiche Veröffentlichungen über Fluorphosphatgläser mit einer anormalen partiellen Dispersion und einem Brechungsindex (
<NichtLesbar>
d) von weniger als 1,55, und in der Praxis wird ein solches Glas seit kurzem für Fern-
rohr-Objektivlinsen oder photographische Linsen oder dgl. verwendet. Andererseits besteht bei den Linsenherstellern seit langem eine starke Nachfrage nach einem Glas mit einem höheren Brechungsindex (
<NichtLesbar>
d > 1,58) und Dispersion (
<NichtLesbar>
d < 70) sowie einer anormalen partiellen Dispersion. Ein optisches Glas mit solchen optischen Eigenschaften und der nachstehend angegebenen Glaszusammensetzung:An optical glass with abnormal partial dispersion is very important for optical systems and extremely valuable as it enables the modification of the secondary spectrum in the manufacture of lenses. There are already numerous publications on fluorophosphate glasses with an abnormal partial dispersion and a refractive index (
<notreadable>
d) less than 1.55, and in practice such a glass has recently been used for telescope objective lenses or photographic lenses or the like. On the other hand, lens manufacturers have long had a strong demand for a glass with a higher refractive index (
<notreadable>
d> 1.58) and dispersion (
<notreadable>
d <70) as well as an abnormal partial dispersion. An optical glass with such optical properties and the glass composition given below:
0,1 bis 1,5 Gew.-% MgF[tief]2, 0,1 bis 1,5 Gew.-% CaF[tief]2, 0 bis 12,5 Gew.-% SrF[tief]2, 0 bis 10,0 Gew.-% AlF[tief]3, 0,1 bis 1,5 Gew.-% LaF[tief]3, 8,0 bis 12,0 Gew.-% Al(PO[tief]3)[tief]3, 3,0 bis 25,0 Gew.-% Mg(PO[tief]3)[tief]2, 10,0 bis 18,0 Gew.-% Ba(PO[tief]3)[tief]2, 26,2 bis 55,0 Gew.-% BaO, 0 bis 9,0 Gew.-% B[tief]20[tief]3, 0 bis 10,0 Gew.-% GeO[tief]2, 0 bis 4,0 Gew.-% TiO[tief]2 und 0 bis 20,0 Gew.-% Nb[tief]2O[tief]5 ist beispielsweise bereits aus der japanischen Patentpublikation 28 169/1978 (entsprechend der US-Patentschrift 3 954 484) bekannt. Dieses Glas weist jedoch eine verhältnismäßig hohe Flüssigphasen-Temperatur auf und ist in bezug auf die Entglasung (Devitrification) instabil und für die Herstellung in einem großtechnischen Maßstabe nicht geeignet. Ferner führt der hohe BaO-Gehalt in diesem Glas zu einer hohen Dispersion und zu einer unzureichenden anormalen partiellen Dispersion.0.1 to 1.5% by weight MgF [deep] 2, 0.1 to 1.5% by weight CaF [deep] 2.0 to 12.5% by weight SrF [deep] 2.0 up to 10.0% by weight AlF [deep] 3, 0.1 to 1.5% by weight LaF [deep] 3, 8.0 to 12.0% by weight Al (PO [deep] 3) [deep] 3, 3.0 to 25.0 wt% Mg (PO [deep] 3) [deep] 2, 10.0 to 18.0 wt% Ba (PO [deep] 3) [deep ] 2, 26.2 to 55.0% by weight BaO, 0 to 9.0% by weight B [deep] 20 [deep] 3.0 to 10.0% by weight GeO [deep] 2, 0 to 4.0% by weight of TiO [deep] 2 and 0 to 20.0% by weight of Nb [deep] 2O [deep] 5 is, for example, already from Japanese patent publication 28 169/1978 (corresponding to US patent specification 3 954 484) known. However, this glass has a relatively high liquid phase temperature and is unstable with respect to devitrification and is unsuitable for large-scale production. Furthermore, the high BaO content in this glass leads to high dispersion and insufficient abnormal partial dispersion.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, die obengenannten Nachteile zu beseitigen und ein optisches Fluorphosphatglas zu entwickeln, das einen Brechungsindex (
<NichtLesbar>
d) innerhalb des Bereiches von 1,58 bis 1,70 und eine Abbé-Zahl (
<NichtLesbar>
d) innerhalb des Bereiches von 39 bis 70 sowie eine anormale partielle Dispersion und eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit (Beständigkeit gegenüber Chemikalien) aufweist und gegen Entglasung (Devitrification)
stabil ist und in einem großtechnischen Maßstabe hergestellt werden kann.The aim of the present invention is therefore to eliminate the above-mentioned disadvantages and to develop an optical fluorophosphate glass which has a refractive index (
<notreadable>
d) within the range from 1.58 to 1.70 and an Abbé number (
<notreadable>
d) within the range of 39 to 70 and has abnormal partial dispersion and excellent chemical resistance and is stable to devitrification and can be manufactured on an industrial scale.
Das den Gegenstand der Erfindung bildende optische Fluorphosphatglas enthält Al(PO[tief]3)[tief]3, Ca(PO[tief]3)[tief]2, MgF[tief]2, BaF[tief]2, BaO, Y[tief]2O[tief]3 und/oder Yb[tief]2O[tief]3 als notwendige Komponenten, wobei Y[tief]2O[tief]3 und/oder Yb[tief]2O[tief]3 und Ca(PO[tief]3)[tief]2 in ein 5-Komponenten-System aus Al(PO[tief]3)[tief]3-Ba(PO[tief]3)[tief]2-MgF[tief]2-BaF[tief]2-BaO eingeführt worden sind, wodurch die Flüssigphasentemperatur des Glases herabgesetzt und auch die Flüssigphasen-Viskosität verbessert und die Beständigkeit gegen Entglasung (Devitrifikation) stark verbessert sind. Y[tief]2O[tief]3 und Yb[tief]2O[tief]3 haben den Effekt, daß sie nicht nur die Dispersion verbessern, sondern auch den Brechungsindex verbessern, und die Zugabe auch nur einer geringen Menge dieser Materialien führt zu einem großen Effekt, und das Glas mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung weist eine niedrigere Dispersion und einen höheren Brechungsindex auf als das konventionelle Fluorphosphatglas. Außerdem haben Y[tief]2O[tief]3 und Yb[tief]2O[tief]3 den Effekt, die chemische Beständigkeit (Beständigkeit gegen Chemikalien) zu verbessern und das erfindungsgemäße Glas weist eine ausgezeichnete chemische Beständigkeit (Beständigkeit gegen Chemikalien) auf. Ca(PO[tief]3)[tief]2 führt nicht nur zu einer Verbesserung der Beständigkeit gegen Entglasung (Devitrifikation), wie bereits erwähnt, sondern verbessert auch die chemische Beständigkeit (Beständigkeit gegen Chemikalien). Es hat auch den Effekt, die Rißbildung (das Bersten bzw. Zerspringen) beim Abschrecken während der Formung des Glases zu vermindern, wodurch das Formen erleichtert wird.The optical fluorophosphate glass forming the subject of the invention contains Al (PO [deep] 3) [deep] 3, Ca (PO [deep] 3) [deep] 2, MgF [deep] 2, BaF [deep] 2, BaO, Y [deep] 2O [deep] 3 and / or Yb [deep] 2O [deep] 3 as necessary components, where Y [deep] 2O [deep] 3 and / or Yb [deep] 2O [deep] 3 and Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 in a 5-component system made of Al (PO [deep] 3) [deep] 3-Ba (PO [deep] 3) [deep] 2-MgF [deep] 2-BaF [deep] 2-BaO have been introduced, thereby lowering the liquid phase temperature of the glass and also improving the liquid phase viscosity and greatly improving the devitrification resistance. Y [deep] 2O [deep] 3 and Yb [deep] 2O [deep] 3 have the effect of not only improving the dispersion but also improving the refractive index, and the addition of even a small amount of these materials results in one great effect, and the glass with the composition of the present invention has a lower dispersion and a higher refractive index than the conventional fluorophosphate glass. In addition, Y [deep] 2O [deep] 3 and Yb [deep] 2O [deep] 3 have an effect of improving chemical resistance (resistance to chemicals), and the glass of the present invention is excellent in chemical resistance (resistance to chemicals). Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 not only leads to an improvement in the resistance to devitrification, as already mentioned, but also improves the chemical resistance (resistance to chemicals). It also has the effect of reducing cracking (cracking) during quenching during the molding of the glass, thereby facilitating molding.
Dem erfindungsgemäßen Glas können zusätzlich zu den obengenannten acht Komponenten weitere Komponenten, wie z.B. Mg(PO[tief]3)[tief]2, SrF[tief]2, YF[tief]3, ZnO und Nb[tief]2O[tief]5, zugesetzt werden.In addition to the eight components mentioned above, the glass according to the invention can contain other components such as Mg (PO [deep] 3) [deep] 2, SrF [deep] 2, YF [deep] 3, ZnO and Nb [deep] 2O [deep] 5, can be added.
Der Zusammensetzungsbereich des erfindungsgemäßen optischen Fluorphosphatglases ist nachstehend in Gew.-% angegeben:The composition range of the fluorophosphate optical glass according to the invention is given below in% by weight:
(1) Als Umwandlung des Metaphosphat-Ausgangsmaterials:(1) As conversion of metaphosphate starting material:
Al(PO[tief]3)[tief]3 13,0 - 39,0Al (PO [deep] 3) [deep] 3 13.0-39.0
Mg(PO[tief]3)[tief]2 0 - 24,0Mg (PO [deep] 3) [deep] 2 0-24.0
Ca(PO[tief]3)[tief]2 1,0 - 20,0Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 1.0-20.0
Ba(PO[tief]3)[tief]2 5,0 - 19,0Ba (PO [deep] 3) [deep] 2 5.0-19.0
(Die Gesamtmenge der Metaphosphat-Ausgangsmaterialien beträgt 31 bis 49 Gew.-%);(The total amount of the metaphosphate starting materials is 31 to 49% by weight);
(b) als Umwandlung des Fluorid-Ausgangsmaterials:(b) as conversion of the fluoride starting material:
MgF[tief]2 2,0 - 13,0MgF [deep] 2 2.0-13.0
SrF[tief]2 0 - 20,0SrF [low] 2 0-20.0
BaF[tief]2 1,0 - 33,0BaF [low] 2 1.0 - 33.0
AlF[tief]3 0 - 8,0AlF [deep] 3 0-8.0
YF[tief]3 0 - 8,0YF [low] 3 0-8.0
(Die Gesamtmenge der Fluorid-Ausgangsmaterialien beträgt 19 bis 47 Gew.-%);(The total amount of the fluoride starting materials is 19 to 47% by weight);
(c) als Umwandlung des Oxid-Ausgangsmaterials:(c) as conversion of oxide starting material:
BaO 10,0 - 36,0BaO 10.0-36.0
Y[tief]2O[tief]3 und/oderY [low] 2O [low] 3 and / or
Yb[tief]20[tief]3 1,5 - 12,0Yb [deep] 20 [deep] 3 1.5 - 12.0
ZnO 0 - 6,0ZnO 0-6.0
PbO 0 - 29,0PbO 0-29.0
Nb[tief]2O[tief]5 0 - 22,0Nb [deep] 2O [deep] 5 0-22.0
(Die Gesamtmenge der Oxid-Ausgangsmaterialien beträft 20 bis 42 Gew.-%).(The total amount of the oxide raw materials is 20 to 42% by weight).
Der Gehaltsbereich jeder Komponente wurde unter Berücksichtigung der folgenden Gründe festgelegt:The salary range of each component was determined taking into account the following reasons:
Die Verwendung von mindestens zwei Arten Metaphosphat ist erforderlich zur Herabsetzung der Flüssigphasen-Temperatur und zur Stabilisierung des Glases gegen Entglasung (Devitrifikation) und die Gesamtmenge derselben liegt innerhalb des Bereiches von 31 bis 49 Gew.-%.The use of at least two kinds of metaphosphate is required for lowering the liquid phase temperature and for stabilizing the glass against devitrification, and the total amount thereof is within the range of 31 to 49% by weight.
Aluminiummetaphosphat Al(PO[tief]3)[tief]3 hat den Effekt, die Beständigkeit gegen Entglasung und die chemische Beständigkeit (Beständigkeit gegen Chemikalien) zu verbessern, und wenn weniger als 13,0 Gew.-% vorliegen, ist das Glas extrem instabil gegenüber Entglasung und seine chemische Beständigkeit ist schlechter. Wenn sein Gehalt 39,0 Gew.-% übersteigt, bleibt es während des Schmelzens ungeschmolzen und zum Schmelzen ist eine lange Zeit erforderlich und das Glas wird gegen Entglasung instabil.Aluminum metaphosphate Al (PO [deep] 3) [deep] 3 has an effect of improving devitrification resistance and chemical resistance (resistance to chemicals), and if it is less than 13.0% by weight, the glass is extreme unstable to devitrification and its chemical resistance is inferior. If its content exceeds 39.0% by weight, it remains unfused during melting and it takes a long time to melt and the glass becomes unstable against devitrification.
Magnesiummetaphosphat Mg(PO[tief]3)[tief]2 und Calciummetaphosphat Ca(PO[tief]3)[tief]2 weisen beide ein starkes Glasbildungsvermögen auf und stabilisieren das Glas gegen Entglasung. Außerdem haben sie den Effekt, nicht nur die Dispersion, sondern auch die chemische Beständigkeit zu verbessern. Wenn sein Gehalt an Mg(PO[tief]3)[tief]2 24,0 Gew.-% übersteigt, wird das Glas gegen Entglasung instabil. Wenn sein Gehalt an Ca(PO[tief]3)[tief]2 weniger als 1,0 Gew.-% beträgt und wenn er 20,0 Gew.-% übersteigt, wird das Glas gegen Entglasung instabil. Auch verfestigt Ca(PO[tief]3)[tief]2 die Glasstruktur und verleiht dem Glas Solidität und setzt die Neigung zur Rißbildung (Bersten bzw. Zerspringen) durch das Abschrecken während der Formgebung herab und deshalb müssen 1,0 Gew.-% oder mehr Ca(PO[tief]3)[tief]2 in dem Glas enthalten sein.Magnesium metaphosphate Mg (PO [deep] 3) [deep] 2 and calcium metaphosphate Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 both have a strong glass-forming ability and stabilize the glass against devitrification. In addition, they have the effect of improving not only the dispersion but also the chemical resistance. If its Mg (PO [deep] 3) [deep] 2 content exceeds 24.0% by weight, the glass becomes unstable to devitrification. If its Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 content is less than 1.0% by weight and when it exceeds 20.0% by weight, the glass becomes unstable against devitrification. Even Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 solidifies the glass structure and gives the glass solidity and reduces the tendency to crack formation (bursting or shattering) due to quenching during shaping and therefore 1.0% by weight or more Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 can be contained in the glass.
Bariummethaphosphat Ba(PO[tief]3)[tief]2 hat den Effekt, den Brechungsindex zu verbessern, und wenn sein Gehalt weniger als 5,0 Gew.-% beträgt, wird der gewünschte Brechungsindex nicht erzielt und das Glas wird gegen Entglasung instabil. Wenn sein Gehalt 19,0 Gew.-% übersteigt, wird das Glas gegen Entglasung sehr instabil.Barium methaphosphate Ba (PO [deep] 3) [deep] 2 has an effect of improving the refractive index, and if its content is less than 5.0% by weight, the desired refractive index is not obtained and the glass becomes unstable against devitrification . If its content exceeds 19.0% by weight, the glass becomes very unstable to devitrification.
Was die Fluoride angeht, so müssen sie in einer Gesamtmenge von 19 bis 47 Gew.-% darin enthalten sein und die gleichzeitige Anwesenheit von drei oder mehr Komponenten ist besonders bevorzugt zur Herabsetzung der Flüssigphasen-Temperatur und zur Stabilisierung des Glases gegen Entglasung.As for the fluorides, they must be contained in a total amount of 19 to 47% by weight, and the simultaneous presence of three or more components is particularly preferred for lowering the liquid phase temperature and for stabilizing the glass against devitrification.
Magnesiumflorid MgF[tief]2 hat den Effekt, nicht nur die Dispersion zu verbessern, sondern auch die Entglasung zu unterdrücken und es verfestigt in ausgeprägter Weise die Glasstruktur und erhöht die chemische Beständigkeit und die mechanische Festigkeit. Wenn sein Gehalt an MgF[tief]2 weniger als 2,0 Gew.-% beträgt und wenn er 13,0 Gew.-% übersteigt, wird das Glas gegen Entglasung instabil und wenn sein Gehalt weniger als 2,0 Gew.-% beträgt, nimmt die chemische Beständigkeit des Glases ab.Magnesium fluoride MgF [deep] 2 has the effect of not only improving dispersion but also suppressing devitrification, and it markedly strengthens the glass structure and increases chemical resistance and mechanical strength. When its content of MgF [deep] 2 is less than 2.0% by weight and when it exceeds 13.0% by weight, the glass becomes unstable against devitrification, and when its content is less than 2.0% by weight the chemical resistance of the glass decreases.
Strontiumfluorid SrF[tief]2 und Bariumfluorid BaF[tief]2 haben beide den Nachteil, daß sie die Dispersion erhöhen, sie haben aber auch den Effekt, daß sie den Brechungsindex und die Stabilität gegen Entglasung verbessern. Wenn sein Gehalt an SrF[tief]2 20,0 Gew.-% übersteigt, wird das Glas gegen Entglasung instabil. BaF[tief]2 hat, verglichen mit SrF[tief]2, einen großen Effekt in bezug auf die Verbesserung des Brechungsindex und dient auch der Verbesserung der Beständigkeit gegen Entglasung. Wenn sein Gehalt an BaF[tief]2 weniger als 1,0 Gew.-% beträgt und wenn er 33,0 Gew.-% übersteigt, wird das Glas gegen Entglasung instabil und wenn sein Gehalt weniger als 1,0 Gew.-% beträgt, beträgt der Brechungsindex (
<NichtLesbar>
d) 1,59 oder weniger.Strontium fluoride SrF [deep] 2 and barium fluoride BaF [deep] 2 both have the disadvantage that they increase the dispersion, but they also have the effect of improving the refractive index and the stability against devitrification. If its content of SrF [deep] 2 exceeds 20.0% by weight, the glass becomes unstable against devitrification. BaF [deep] 2 has a great effect of improving the refractive index as compared with SrF [deep] 2 and also serves to improve the resistance to devitrification. If its BaF [deep] 2 content is less than 1.0 wt% and if it exceeds 33.0 wt%, the glass becomes unstable against devitrification, and if its content is less than 1.0 wt% the refractive index is (
<notreadable>
d) 1.59 or less.
Aluminiumfluorid AlF[tief]3 hat den Effekt, die Dispersion herabzusetzen und die chemische Beständigkeit zu verbessern. Wenn der Gehalt an AlF[tief]3 8,0 Gew.-% übersteigt, wird das Glas gegen Entglasung extrem instabil. Yttriumfluorid YF[tief]3 hat den Effekt, daß es nicht nur die Dispersion, sondern auch den Brechungsindex erhöht und die chemische Beständigkeit verbessert. YF[tief]3 erhöht, wenn sein Gehalt 80 Gew.-% übersteigt, die Neigung des Glases zur Entglasung.Aluminum fluoride AlF [deep] 3 has the effect of reducing dispersion and improving chemical resistance. If the content of AlF [deep] 3 exceeds 8.0 wt%, the glass becomes extremely unstable to devitrification. Yttrium fluoride YF [deep] 3 has the effect that it not only increases the dispersion but also the refractive index and improves the chemical resistance. If its content exceeds 80% by weight, YF [deep] 3 increases the tendency of the glass to devitrify.
Als Oxidkomponenten können BaO, Y[tief]2O[tief]3, ZnO, PbO und Nb[tief]2O[tief]5 eingeführt werden und die Gesamtmenge dieser Oxidkomponenten liegt innerhalb des Bereiches von 20 bis 42 Gew.-%.As the oxide components, BaO, Y [deep] 2O [deep] 3, ZnO, PbO and Nb [deep] 2O [deep] 5 can be introduced, and the total amount of these oxide components is within the range of 20 to 42% by weight.
Bariumoxid BaO hat die folgenden Effekte: (1) Es erhöht nicht nur die Dispersion stark, sondern erhöht auch denBarium Oxide BaO has the following effects: (1) It not only greatly increases the dispersion but also increases the
Brechungsindex; (2) es verbessert die Viskosität der geschmolzenen Glasflüssigkeit und stabilisiert das Glas gegen Entglasung; und (3) es setzt die Verflüchtigung der Fluoridkomponenten herab, weil die Schmelztemperatur verhältnismäßig niedrig wird (unter 1100°C liegt). Wenn sein Gehalt an BaO weniger als 10,0 Gew.-% beträgt, beträgt der Brechungsindex (
<NichtLesbar>
d) des Glases 1,59 oder weniger, und BaO stabilisiert nicht gegen Entglasung (mit Ausnahme der Zusammensetzung, die Nb[tief]2O[tief]5 oder PbO enthält). Wenn sein Gehalt an BaO 36,0 Gew.-% übersteigt, bleibt es während des Schmelzens ungeschmolzen und erhöht die Neigung des Glases zur Entglasung und erhöht die Dispersion.Refractive index; (2) it improves the viscosity of the molten glass liquid and stabilizes the glass against devitrification; and (3) it decreases the volatilization of the fluoride components because the melting temperature becomes relatively low (below 1100 ° C). When its BaO content is less than 10.0% by weight, the refractive index is (
<notreadable>
d) the glass 1.59 or less, and BaO does not stabilize against devitrification (except for the composition containing Nb [deep] 2O [deep] 5 or PbO). If its content of BaO exceeds 36.0% by weight, it remains unfused during melting and increases the tendency of the glass to devitrify and increase dispersion.
Yttriumoxid Y[tief]2O[tief]3 und Ytterbiumoxid Yb[tief]2O[tief]3 haben beide den Effekt, daß sie nicht nur die Dispersion, sondern auch den Brechungsindex verbessern (erhöhen) und außerdem unterdrücken sie die Entglasung und verbessern die chemische Beständigkeit gegen Chemikalien). Y[tief]2O[tief]3 und/oder Yb[tief]2O[tief]3 führen, wenn ihr Gehalt weniger als 1,5 Gew.-% beträgt, zu einem Brechungsindex (
<NichtLesbar>
d) von weniger als 1,59 und zu einem gegen Entglasung instabilen Glas. Y[tief]2O[tief]3 und/oder Yb[tief]2O[tief]3 erhöhen, wenn ihr Gehalt 12,0 Gew.-% übersteigt, die Neigung des Glases zur Entglasung. Der Effekt von Y[tief]2O[tief]3 oder Yb[tief]2O[tief]3 verstärkt sich insbesondere dann, wenn es zusammen mit BaO verwendet wird.Yttrium oxide Y [deep] 2O [deep] 3 and ytterbium oxide Yb [deep] 2O [deep] 3 both have the effect of improving not only the dispersion but also the refractive index and also suppressing devitrification and improving the chemical resistance to chemicals). Y [deep] 2O [deep] 3 and / or Yb [deep] 2O [deep] 3 lead to a refractive index (
<notreadable>
d) less than 1.59 and to a glass unstable to devitrification. Y [deep] 2O [deep] 3 and / or Yb [deep] 2O [deep] 3, if their content exceeds 12.0% by weight, increase the tendency of the glass to devitrify. The effect of Y [deep] 2O [deep] 3 or Yb [deep] 2O [deep] 3 is particularly pronounced when it is used together with BaO.
Zinkoxid ZnO hat den Effekt, das Glas gegen Entglasung zu stabilisieren und es kann in dem Glas in einer Menge bis zu 6,0 Gew.-% enthalten sein, und wenn dieser Prozentsatz überschritten wird, erhöht ZnO die Dispersion. Bleioxid PbO und Nioboxid Nb[tief]2O[tief]5 erhöhen den Brechungs- index und erhöhen auch stark die Dispersion. Deshalb weichen die optischen Konstanten stark ab von dem konventionalen Phosphorsäure-Bikronbereich und erreichen die Bereiche von Bikron, Bariumflint und Bariumbiflint. Verglichen mit Borsilikatglas, das in diesen Bereichen bereits vorliegt, weisen PbOund Nb[tief]2O[tief]3 die Merkmale auf, daß sie eine anormale partielle Dispersion und eine gute chemische Beständigkeit besitzen. PbO kann in einer Menge bis zu 29,0 Gew.-% enthalten sein und Nb[tief]2O[tief]5 kann in einer Menge bis zu 22,0 Gew.-% enthalten sein, und wenn diese Prozentsätze überschritten werden, wird das Glas gegen Entglasung instabil.Zinc oxide ZnO has the effect of stabilizing the glass against devitrification and it can be contained in the glass in an amount up to 6.0% by weight, and if this percentage is exceeded, ZnO increases the dispersion. Lead oxide PbO and niobium oxide Nb [deep] 2O [deep] 5 increase the refractive index and also greatly increase the dispersion. Therefore, the optical constants deviate greatly from the conventional phosphoric acid bicron range and reach the ranges of bikron, barium flint and barium biflint. Compared with borosilicate glass already present in these areas, PbO and Nb [deep] 2O [deep] 3 have the characteristics that they have abnormal partial dispersion and good chemical resistance. PbO can be present in an amount up to 29.0 wt% and Nb [deep] 2O [deep] 5 can be present in an amount up to 22.0 wt%, and if these percentages are exceeded the glass is unstable to devitrification.
Innerhalb des obengenannten ersten Zusammensetzungsbereiches kann in einem zweiten Zusammensetzungsbereich mitWithin the above-mentioned first composition range, in a second composition range with
0 Gew.-% PbO und0 wt .-% PbO and
0 Gew.-% Nb[tief]2O[tief]5,0 wt .-% Nb [deep] 2O [deep] 5,
ein optisches Glas mit einer niedrigen Dispersion erhalten werden, bei dem die Abbé-Zahl (
<NichtLesbar>
d) 67 oder mehr beträgt.an optical glass with a low dispersion can be obtained in which the Abbé number (
<notreadable>
d) is 67 or more.
Innerhalb des zweiten Zusammensetzungsbereiches ist ein Glas innerhalb des nachstehend angegebenen dritten Zusammensetzungsbereiches (angegeben in Gew.-%) stabiler gegen Entglasung und weist eine bessere chemische Beständigkeit (Haltbarkeit gegenüber Chemikalien) auf:Within the second composition range, a glass within the third composition range given below (given in% by weight) is more stable to devitrification and has better chemical resistance (durability against chemicals):
(a) Ausgedrückt durch die Metaphosphat-Ausgangsmaterialien;(a) Expressed by the metaphosphate starting materials;
Al(PO[tief]3)[tief]3 18,0 - 28,0Al (PO [deep] 3) [deep] 3 18.0-28.0
Mg(PO[tief]3)[tief]3 0Mg (PO [deep] 3) [deep] 3 0
Ca(PO[tief]3)[tief]2 1,0 - 10,0Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 1.0-10.0
Ba(PO[tief]3[tief]2 10,0 - 15,0Ba (PO [deep] 3 [deep] 2 10.0-15.0
(Die Gesamtmenge der Metaphosphat-Ausgangsmaterialien beträgt 33 bis 44 Gew.-%);(The total amount of the metaphosphate starting materials is 33 to 44% by weight);
(b) ausgedrückt durch die Fluorid-Ausgangsmaterialien:(b) expressed by the fluoride starting materials:
MgF[tief]2 2,0 - 10,0MgF [deep] 2 2.0-10.0
SrF[tief]2 0SrF [low] 2 0
BaF[tief]2 1,0 - 33,0BaF [low] 2 1.0 - 33.0
AlF[tief]3 2,0 - 8,0AlF [deep] 3 2.0-8.0
YF[tief]3 0YF [low] 3 0
(Die Gesamtmenge der Fluorid-Ausgangsmaterialien beträgt 19 bis 36 Gew.-%);(The total amount of the fluoride starting materials is 19 to 36% by weight);
(c) ausgedrückt durch die Oxid-Ausgangsmaterialien:(c) expressed by the oxide starting materials:
BaO 14,0 - 35,0BaO 14.0-35.0
Y[tief]2O[tief]3 und/oder Yb[tief]2O[tief]3 1,5 - 5,0Y [deep] 2O [deep] 3 and / or Yb [deep] 2O [deep] 3 1.5 - 5.0
ZnO 0ZnO 0
PbO 0PbO 0
Nb[tief]2O[tief]5 0Nb [deep] 2O [deep] 5 0
(Die Gesamtmenge der Oxid-Ausgangsmaterialien beträgt 30 bis 39 Gew.-%).(The total amount of the oxide raw materials is 30 to 39% by weight).
Innerhalb des dritten Zusammensetzungsbereiches kann in einem vierten Zusammensetzungsbereich mitWithin the third composition range, in a fourth composition range with
1,0 bis 5,0 Gew.-% Ca(PO[tief]3)[tief]2,1.0 to 5.0% by weight Ca (PO [deep] 3) [deep] 2,
12,0 bis 15,0 Gew.-% Ba(PO[tief]3)[tief]2 und12.0 to 15.0 wt% Ba (PO [deep] 3) [deep] 2 and
20,0 bis 35,0 Gew.-% BaO20.0 to 35.0 wt% BaO
ein optisches Glas mit einem höheren Brechungsindex erhalten werden.an optical glass having a higher refractive index can be obtained.
Innerhalb des vierten Zusammensetzungsbereiches kann in dem nachstehend angegebenen fünften Zusammensetzungsbereich (angegeben in Gew.-%) ein Glas mit einer niedrigenWithin the fourth composition range, in the following fifth composition range (expressed in% by weight), a glass having a low
Flüssigphasen-Temperatur, das gegen Entglasung besonders stabil ist, erhalten werden:Liquid phase temperature, which is particularly stable against devitrification, can be obtained:
(a) Ausgedrückt durch die Metaphosphat-Ausgangsmaterialien:(a) Expressed by the metaphosphate starting materials:
Al(PO[tief]3)[tief]3 20,0 - 25,0Al (PO [deep] 3) [deep] 3 20.0-25.0
Mg(PO[tief]3)[tief]3 0Mg (PO [deep] 3) [deep] 3 0
Ca(PO[tief]3)[tief]2 1,0 - 3,0Ca (PO [deep] 3) [deep] 2 1.0-3.0
Ba(PO[tief]3)[tief]2 13,0 - 15,0Ba (PO [deep] 3) [deep] 2 13.0-15.0
(Die Gesamtmenge der Metaphosphat-Ausgangsmaterialien beträgt 33 bis 41 Gew.-%);(The total amount of the metaphosphate starting materials is 33 to 41% by weight);
(b) ausgedrückt durch die Fluorid-Ausgangsmaterialien:(b) expressed by the fluoride starting materials:
MgF[tief]2 3,0 - 9,0MgF [deep] 2 3.0-9.0
SrF[tief]2 0SrF [low] 2 0
BaF[tief]2 13,0 - 20,0BaF [low] 2 13.0 - 20.0
AlF[tief]3 2,0 - 5,0AlF [deep] 3 2.0-5.0
(Die Gesamtmenge der Fluorid-Ausgangsmaterialien beträgt 19 bis 30 Gew.-%):(The total amount of the fluoride starting materials is 19 to 30% by weight):
(c) ausgedrückt durch die Oxid-Ausgangsmaterialien:(c) expressed by the oxide starting materials:
BaO 25,0 - 35,0BaO 25.0-35.0
Y[tief]2O[tief]3 und/oder Yb[tief]2O[tief]3 1,5 - 3,0Y [deep] 2O [deep] 3 and / or Yb [deep] 2O [deep] 3 1.5 - 3.0
ZnO 0ZnO 0
PbO 0PbO 0
Nb[tief]2O[tief]5 0Nb [deep] 2O [deep] 5 0
(Die Gesamtmenge der Oxid-Ausgangsmaterialien beträgt 30 bis 37 Gew.-%).(The total amount of the oxide raw materials is 30 to 37% by weight).
Innerhalb dieses fünften Zusammensetzungsbereiches weist ein optisches Glas in einem sechsten Zusammensetzungsbereich mitWithin this fifth composition range, an optical glass has a sixth composition range
30,0 bis 35,0 Gew.-% BaO eine hohe Viskosität der geschmolzenen Glasflüssigkeit auf, das während des Gießens leichter geformt werden kann.30.0 to 35.0 wt% BaO has a high viscosity of the molten glass liquid, which can be more easily shaped during casting.
Erfindungsgemäß wurde vorstehend als Phosphat ein Metaphosphat, das selbst ein Glasbildungsvermögen besitzt, verwendet, anstelle von Metaphosphat können aber auch ein Carbonat und Phosphorsäure (z.B. BaCO[tief]3 und H[tief]3PO[tief]4 anstelle von Ba(PO[tief]3)[tief]2) verwendet werden und die Verwendung eines Pyrophosphats anstelle einer Mischung aus einem Oxid und einem Metaphosphat (z.B. Ba[tief]2P[tief]2O[tief]7 anstelle von BaO und Ba(PO[tief]3)[tief]2) ist geeignet, wenn es innerhalb des genannten Zusammensetzungsbereiches liegt.According to the invention, a metaphosphate, which itself has a glass-forming capacity, was used above as phosphate, but a carbonate and phosphoric acid (eg BaCO [deep] 3 and H [deep] 3PO [deep] 4) instead of Ba (PO [deep] 4 can also be used instead of metaphosphate ] 3) [deep] 2) and the use of a pyrophosphate instead of a mixture of an oxide and a metaphosphate (e.g. Ba [deep] 2P [deep] 2O [deep] 7 instead of BaO and Ba (PO [deep] 3 ) [deep] 2) is suitable if it is within the stated composition range.
Auch die Verwendung von BaCO[tief]3 anstelle von BaO ist üblich.The use of BaCO [deep] 3 instead of BaO is also common.
Das erfindungsgemäße optische Fluorphosphatglas kann unter Verwendung eines entsprechenden Metaphosphats, Fluorids, Oxids, Carbonats und dgl. als Ausgangsmaterial jeder Komponente, Auswiegen und Mischen derselben hergestellt werden, so daß das Mischungsverhältnis, bezogen auf die erfindungsgemäße Zusammensetzung, erzielt wird, wonach sie in einen Platin-Schmelztiegel in einem auf 1000 bis 1300°C erhitzten Elektroofen eingeführt, zum Schmelzen gebracht, geklärt und gerührt werden, um sie zu homogenisieren, und anschließend vergossen und allmählich abgekühlt werden.The fluorophosphate optical glass of the present invention can be prepared by using an appropriate metaphosphate, fluoride, oxide, carbonate and the like as a raw material of each component, weighing and mixing them so that the mixing ratio based on the composition of the present invention is obtained, after which it is converted into a platinum -Melting crucibles placed in an electric furnace heated to 1000 to 1300 ° C, melted, clarified and stirred to homogenize them, and then poured and gradually cooled.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die einen Vergleich zwischen dem optischen Glas jeder Ausführungsform der Erfindung und demjenigen, wie es in der japanischen Patentpublikation 28 169/1978 beschrieben ist, zeigen, näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will now be described with reference to the accompanying drawings which illustrate a comparison between the optical glass of each embodiment of the invention and the one described in Japanese Patent Publication 28 169/1978. Show:
Fig. 1 die Eigenschaften der optischen Gläser, wobei die horizontale Achse die Abbé-Zahl und die vertikale Achse den Brechungsindex wiedergeben;1 shows the properties of the optical glasses, the horizontal axis representing the Abbé number and the vertical axis representing the refractive index;
Fig. 2 die anormalen partiellen Dispersionen der optischen Gläser, wobei die horizontale Achse die Abbé-Zahl und die vertikale Achse das partielle Dispersions-Verhältnis angeben.Fig. 2 shows the abnormal partial dispersions of the optical glasses, the horizontal axis indicating the Abbé number and the vertical axis indicating the partial dispersion ratio.
Die Zusammensetzungen (in Gew.-%), die Brechungsindices (
<NichtLesbar>
d), die Abbé-Zahlen (
<NichtLesbar>
d) und die partiellen Dispersionsverhältnisse (
<NichtLesbar>
d-
<NichtLesbar>
c/
<NichtLesbar>
The compositions (in% by weight), the refractive indices (
<notreadable>
d), the Abbé numbers (
<notreadable>
d) and the partial dispersion ratios (
<notreadable>
d-
<notreadable>
c /
<notreadable>
F-
<NichtLesbar>
c) von bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen optischen Glases sind in der nachstehenden Tabelle angegeben.F-
<notreadable>
c) of preferred embodiments of the optical glass according to the invention are given in the table below.
Ein Vergleich zwischen dem optischen Glas jeder Ausführungsform der Erfindung und demjenigen, wie es in der japanischen Patentpublikation 28 169/1978 beschrieben ist, ist in der Fig. 1 und 2 der beiliegenden Zeichnungen dargestellt.A comparison between the optical glass of each embodiment of the invention and that described in Japanese Patent Publication 28 169/1978 is shown in Figures 1 and 2 of the accompanying drawings.
In der Fig. 1 gibt die horizontale Achse die Abbé-Zahl (
<NichtLesbar>
d) wieder und die vertikale Achse gibt den Brechungsindex (
<NichtLesbar>
d) wieder und diese Figur wird verwendet zur Bewertung der gebräuchlichsten optischen Gläser; diejenigen, die im linken oberen Abschnitt der Figur angeordnet sind, weisen einen höheren Brechungsindex und eine niedrigere Dispersion auf.In Fig. 1, the horizontal axis gives the Abbé number (
<notreadable>
d) again and the vertical axis gives the refractive index (
<notreadable>
d) again and this figure is used to evaluate the most common optical glasses; those located in the upper left portion of the figure have a higher refractive index and lower dispersion.
Die Fig. 2 zeigt die anormale partielle Dispersion, wobei die horizontale Achse die Abbé-Zahl (
<NichtLesbar>
d) wiedergibt und die vertikale Achse das partielle Dispersionsverhältnis (
<NichtLesbar>
d -
<NichtLesbar>
c) / (
<NichtLesbar>
Fig. 2 shows the abnormal partial dispersion, the horizontal axis being the Abbé number (
<notreadable>
d) and the vertical axis represents the partial dispersion ratio (
<notreadable>
d -
<notreadable>
c) / (
<notreadable>
F-
<NichtLesbar>
c) wiedergibt und die Positionen, die von einer geraden Linie M in der Figur weiter entfernt sind, welche die partielle Standard-Dispersion darstellt, geben an, daß die anormale partielle Dispersion größer ist.F-
<notreadable>
c) and the positions farther from a straight line M in the figure representing the standard partial dispersion indicate that the abnormal partial dispersion is larger.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Vergleich in dem Bereich der niedrigeren Dispersion (worin die Abbé-Zahl
<NichtLesbar>
d 67 oder höher ist) als erfindungsgemäß in erster Linie beabsichtigt, und in diesen Figuren repräsentiert das Zeichen O das erfindungsgemäße optische Glas, während das Zeichen X das optische Glas gemäß der japanischen Patentpublikation 28 169/1978 repräsentiert.Figures 1 and 2 show a comparison in the area of lower dispersion (where the Abbé number
<notreadable>
d 67 or higher) than primarily intended in the present invention, and in these figures, the character O represents the optical glass of the present invention, while the character X represents the optical glass disclosed in Japanese Patent Publication 28 169/1978.
Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist das erfindungsgemäße optische Glas eine fast ebenso niedrige oder niedrigere Dispersion auf als das in der japanischen Patentpublikation 28 169/1978 beschriebene optische Glas, und dennoch besitzt ersteres einen höheren Brechungsindex und eine höhere anormale partielle Dispersion als letzteres.As can be seen from Figs. 1 and 2, the optical glass of the present invention has a dispersion almost as low or lower than that of the optical glass disclosed in Japanese Patent Publication 28 169/1978, and yet the former has a higher refractive index and a higher abnormal partial dispersion than the latter.
Erfindungsgemäß kann, wie vorstehend beschrieben, ein optisches Fluorphosphatglas mit einem verhältnismäßig hohen Brechungsindex und einer hohen anormalen partiellen Dispersion auf stabile Weise und leicht in einem industriellen Maßstab hergestellt werden.According to the present invention, as described above, a fluorophosphate optical glass having a relatively high refractive index and a high abnormal partial dispersion can be produced stably and easily on an industrial scale.
Die Erfindung wurde zwar vorstehend unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen näher erläutert, es ist jedoch für den Fachmann selbstverständlich, daß sie darauf keineswegs beschränkt ist, sondern daß diese in vielfacher Hinsicht abgeändert und modifiziert werden können, ohne daß dadurch der Rahmen der vorliegenden Erfindung verlassen wird.Although the invention has been explained in more detail above with reference to preferred embodiments, it is self-evident to a person skilled in the art that it is by no means restricted thereto, but that these can be changed and modified in many respects without thereby departing from the scope of the present invention .
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| 8125 | Change of the main classification |
Ipc: C03C 3/16 |
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| D2 | Grant after examination | ||
| 8364 | No opposition during term of opposition | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: NIKON CORP., TOKIO/TOKYO, JP |